3114, 3116, and 3126 Engines Caterpillar


Air Inlet and Exhaust System

Usage:

IT38G 1CW



图 1g00692826

进气和排气系统示意图

(1) 后冷器(后冷式发动机)

(2) 进气歧管

(3) 排气歧管

(4) 废气出口

(5) 涡轮增压器

(6) 空气进口

(7) 空气滤清器

进排气系统的部件控制用于燃烧的空气的质量。 这些部件还控制用于燃烧空气的数量。 进排气系统的部件如下所示:

  • 空气滤清器

  • 涡轮增压器

  • 后冷器(后冷式发动机)

  • 缸盖

  • 气门和气门系统部件

  • 活塞和气缸

  • 排气歧管




图 2g00693191

进排气系统

(1) 后冷器(后冷式发动机)

(3) 排气歧管

(4) 废气出口

(6) 空气进口

(8) 排气阀

(9) 进气阀

(10) 压缩机叶轮

(11) 涡轮盘

进气通过空气滤清器 (7) 吸入。 进气随后被涡轮增压器的压缩机叶轮 (5) 压缩和加热到大约 150°C (300°F)。 接着进气被推压过下述部件之一:空冷后冷式(ATAAC), 水套水后冷式(JWAC) 和 进气盖。 进气输送至进气歧管 (2) 。 进气歧管处的进气温度大约为 43 °C (110 °F)。 进气的冷却提高了燃烧效率。 燃烧效率的提高有助于降低燃油消耗。 另外,燃烧效率的提高还有助于增加功率输出。

空冷后冷式(ATAAC)系统含有一个独立的空冷后冷器芯。 该后冷器芯安装在发动机散热器的前端或旁边。 发动机风扇和车辆前进运动的冲压效应使处于环境温度的空气流过后冷器芯。 从而对经过涡轮增压的进气进行冷却。

水套水后冷式(JWAC)系统利用来自水泵的发动机冷却液冷却经涡轮增压的高温空气。 JWAC 系统含有一个安装至进气歧管的水-空气系统。

进气歧管 (2) 为整体式铸件,还用作气门室盖底座。 空气从进气歧管输送至缸盖内,以完成进气口的充气。 从进气口流入气缸的空气流量是由进气门来控制的。

每个气缸都有一个进气阀 (9) 和一个排气阀 (8) 。 活塞在进气冲程向下移动时,进气阀打开。 进气阀打开时,经冷却的压缩空气从进气口吸入气缸。 进气阀关闭,活塞开始在压缩冲程向上移动。 气缸中的空气受到压缩。 当活塞快到压缩冲程上止点时,燃油被喷入气缸。 燃油与空气混合,开始燃烧。 作功冲程中,燃烧力推动活塞向下运动。 作功冲程后,活塞向上移动。 此向上移动过程为排气冲程。 排气冲程期间,排气阀打开,排气通过排气口压入排气歧管 (3) 内。 活塞完成排气冲程之后,排气门关闭,循环再次开始。 整个循环由四个阶段组成:

  • 进气冲程

  • 压缩冲程

  • 作功冲程

  • 排气冲程

来自排气歧管 (3) 的排气进入涡轮增压器 (5) 的涡轮侧,使涡轮盘 (11) 转动。 涡轮盘与驱动压缩机叶轮 (10) 的轴连接在一起。 涡轮增压器排出的废气依次流经废气出口管、消声器和排气管。

涡轮增压器




图 3g00294193

涡轮增压器

(1) 空气进口

(2) 压气机壳体

(3) 压缩机叶轮

(4) 轴承

(5) 进油口

(6) 轴承

(7) 涡轮壳体

(8) 涡轮盘

(9) 废气出口

(10) 出油口

(11) 排气进口

涡轮增压器安装在排气歧管的中段上。 所有离开发动机的排气都会经过涡轮增压器。 涡轮增压器的压缩机侧通过管与后冷器相连。

排气通过排气进口 (11) 进入涡轮机壳体 (7) 。 排气继而推动涡轮机叶轮 (8) 的叶片。 涡轮机叶轮通过一根轴连接至压气机叶轮 (3) 。

来自空气滤清器的清洁空气通过压气机叶轮 (3) 的旋转作用抽进压气机壳体空气进气口 (1) 。 压缩机叶轮叶片的旋转作用使进气压缩。 此压缩过程通过使发动机在燃烧阶段燃烧更多的空气和燃油,赋予发动机更多的动力。

当发动机负载增加时,更多的燃油被喷射到气缸内。 这些额外燃油的燃烧产生更多的废气。 额外的排气导致涡轮增压器的涡轮和压缩机叶轮旋转速度加快。 随着压缩机叶轮旋转加快,更多的空气被压进发动机气缸内。 空气流量增加使得发动机能以更高的效率燃烧额外的燃油,从而提高发动机功率。




图 4g00425163

带废气旁通阀的涡轮增压器

(12) 作动杆

(13) 滤罐

(14) 管路(增压压力)

发动机在低增压状态下运行时,弹簧推动滤罐 (13) 内的膜片。 此操作通过移动作动杆 (12) 关闭废气旁通阀的阀门。 关闭废气旁通阀的阀门可使涡轮增压器在最高性能下工作。

随着通过管路 (14) 作用到滤罐 (13) 内膜片上增压压力的升高,废气旁通阀的阀门打开。 废气旁通阀的阀门打开时,通过旁路部分废气限制涡轮增压器的转速。 废气采用流经废气旁通阀的路线,从而绕过涡轮增压器的涡轮叶轮。

注: 配备废气旁通阀的涡轮增压器出厂前经过预设,不能进行调整。




图 5g00693226

涡轮增压器油管

(15) 供油管

(16) 回油管

涡轮增压器的轴承 (4) 和 (6) 利用高压机油进行润滑。 机油通过供油管 (15) 流入进油口 (5) 。 之后机油经过中段油道,以润滑轴承。 来自涡轮增压器的机油经过中段底部的出油口 (10) 流出。 这部分机油然后通过回油管 (16) 流回发动机润滑系统。

气门系统部件




图 6g00425278

气门系统部件

(1) 摇臂

(2) 弹簧

(3) 电磁阀

(4) 推杆

(5) 挺杆

(6) 凸轮凸角

气门系统部件用于控制发动机运行期间气缸的进气量。 气门系统部件还控制发动机运行期间气缸的排气量。

曲轴齿轮通过一个惰轮驱动凸轮轴。 凸轮轴必须与曲轴具有正时对应关系以便获得正确的活塞与气门移动的相互关系。

凸轮轴上针对每个气缸都有三个凸轮凸角。 凸轮操作下述部件:进气阀, 排气阀 和 机械式单体喷油器(MUI)。 随着凸轮轴的转动,凸轮轴上的凸轮会使挺杆 (5) 上下移动推杆 (4) 。 推杆克服摇臂 (1) 向上移动导致气门 (3) 向下移动(打开)。

每一个气缸都有一个进气阀和一个排气阀。 气门弹簧 (2) 在挺杆向下移动时关闭气门。

进气加热器(如有配备)

发动机可能配备位于进气歧管上的电加热器。 电加热器具有两个功能:

  • 辅助起动

  • 起动阶段辅助清除白烟

在适当条件下,电子控制装置将接通电加热器的系统(如有配备)。 启动电加热器之前评估以下情况:

  • 水套水冷却液温度

  • 机油压力

  • 点火开关的位置

  • 持续时间

一些进气加热器采用手动控制,而另一些进气加热器采用自动控制。 发动机起步之前以及起动盘车期间,该系统能释放热量持续三十秒。 发动机起动后,系统能够持续几分钟稳定传递热量。 这将取决于使用的控制系统。

如果进气加热器出现故障,发动机将依然起动和运行。 这时,可能会有冒白烟的问题。 此外,还可能有需要额外起动辅助装置的问题。

典型系统部件




图 7g00693810

(A) 3114 和 3116 发动机

(B) 3126 发动机

(1) 进气歧管

(2) 加热器芯

(3) 接地母线

乙醚辅助起动装置




图 8g00694343

雾化器位置

(1) 进气歧管

(2) 雾化器

(3) 进气弯头

可在寒冷气候下使用乙醚辅助提高发动机的起动能力。 乙醚喷入进气歧管 (1) 的中心端口。 如果雾化器未正确安装,乙醚可能喷到进气加热器上。 如果乙醚喷到加热器芯并且进气加热器启用,发动机可能出现潜在的重大损坏。

Caterpillar Information System:

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